一起35千伏变压器故障的色谱案例分析

摘要：电力变压器的故障检测主要有电气量检测和化学检测方法。化学检测主要是通过变压器油征气体的含量、产气速率和三比值法进行分析判断，它对变压器的潜伏性故障及故障发展程度的早期发现具有有效性。实际应用过程中，为了更准确的诊断变压器的内部故障，色谱分析应根据设备历史运行状况、特征气体的含量等采用不同的分析模型确定设备运行是否属于正常或存在潜伏性故障以及故障类型。

关键词：变压器、色谱分析、故障判别方法

中图分类号：TM4文献标识码： A

一、引言

变压器的故障诊断中应综合各种有效的检测手段及方法，对得到的各种检测结果要进行综合分析和评判，根据DL/596-1996电力设备预防性试验规程规定的试验项目及试验顺序，通过变压器油中气体的色谱分析这种化学检测的方法，在不停电的情况下对发现变压器内部的某些潜伏性故障及其发展程度的早期诊断非常灵敏而有效。

二、气相色谱法判断故障的常用方法

2.1按油中溶解的特征气体含量分析数据与注意值比较进行判断

特征气体主包括总烃(C1～C2)、C2H2、H2、CO、CO2等。变压器内部在不同故障下产生不同的特征气体，可以根据绝缘油的气相色谱测定结果和产气的特征及特征气体的注意值，对变压器等设备有无故障及故障性质作出初步判断。 2.2根据故障点的产气速率判断

有的设备因某些原因使气体含量超过注意值，不能断定故障；有的设备虽低于注意值，如含量增长迅速，也应引起注意。产气速率对反映故障的存在、严重程度及其发展趋势更加直接和明显，可以进一步确定故障的有无及性质。它包括绝对产气速率和相对产气速率两种，判断变压器故障一定要用绝对产气速率。 2.3三比值法判断只有根据各特征气体的注意值或产气速率注意值有理由判断可能存在故障时，才能用三比值法判断其故障的类型。部颁《导则》采用国际电工委员会(IEC)提出的特征气体比值的三比值法作为判断变压器等充油电气设备故障类型的主要方法。此方法中每种故障对应的一组比值都是典型的，对多种故障的联合作用，可能找不到相应的比值组合，此时应对这种不典型的比值组合进行分析，从中可以得到故障复杂性和多重性的启示

2.4故障严重程度与发展趋势的判断在确定设备故障的存在及故障类型的基础上，必要时还要了解故障的严重程度和发展趋势，以便及时制定处理措施，防止设备发生损坏事故。对于判断故障的严重程度与发展趋势，在用IEC三比值法的基础上还有一些常用的方法，如瓦斯分析、平衡判据和回归分析等。

三.案例分析经过

3.1案例概述

阿克苏电力公司35kV牙哈变电站2号主变，2011年7月的定检工作中通过中分2000A色谱仪分析出氢气、乙炔、总烃超标

经跟检分析判断为引线夹件螺钉松动或接头焊接不良造成的故障。停电发现2号主变B相套管的导电杆已严重灼伤，仅剩三分之一连接，另外导电杆与引线连接的螺丝松动，经更换导电杆后，恢复送电，2011年11月份对其复测，35kV牙哈变电站2号主变的油色谱分析没有增长，2012年复测中也没有发现故障气体增长，缺陷已经消除。

3.2检测分析过程

使用仪器：中分2000A色谱分析仪

35kV牙哈变电站2号主变内部故障详细过程

测试过程：35KV牙哈变电站的2号主变，在2011年7月26日的定检色谱分析发现其氢气、乙炔、总烃超标：

2011年9月跟检色谱分析结果如下：

跟检后发现气体在不断的增加，当时应用三比值法进行判断，三比值编码：021，故障性质为中温过热故障，怀疑故障存在以下几种情况：

1）分接开关接触不良

2）引线夹件螺钉松动或接头焊接不良

3）涡流引起铜过热

4）铁芯漏磁

5）局部短路等情况存在

相应的电气试验、红外成像仪测温也没有发现异常，只是变压器上盖与底座的连片上用钳形电流表测出的电流有10A，超出正常运行值，初步判断是铁芯上夹件紧固件与变压器外壳接触，铁芯与变压器外壳形成较大的环流，产生过热。2011年9月变压器退出运行，进行相应的电气试验，电气试验合格。其他检查也没有发现明显的故障点，初步判断的故障部位没有故障迹象，故障点难以找到。但是投入运行后，10月份跟检发现故障气体依然在增长，而且增加的幅度超出总烃的产气速率

2011年10月跟检色谱分析结果如下：

应用三比值法进行判断，三比值编码：021，故障性质为中温过热故障，我们判断是引线夹件螺钉松动或接头焊接不良造成的故障。

于是将变压器退出运行后，进行电气试验，电气试验其他项目与上次试验结果变化不大，但是在做35KV侧直流电阻测试各相绕阻电阻相互间的差别远大于三相平均值的标准，其中B相线圈直流电阻值较大，初步认为是35KV B相存在故障，通过电气试验缩小了故障的查找范围。

3.3处理及分析

处理:

1）跟换B相套管的导电杆

2）将松动螺丝紧固

分析：经现场初步分析，怀疑该故障是由引线夹件螺钉松动或导电杆受损所致，

第一种可能：是该主变在安装时，由于施工人员的原因致使没有把该螺钉固定紧，变压器投运后在电磁震动力的作用下，螺钉帽做机械运动，导致导电电阻增大，产生高温，对该变压器增加负荷时，在较大的负荷电流作用下，故障点温度持续升高，最终将会导致套管导电部分与引线部分断裂；

第二种可能是导电杆原已受损（机械外力破坏），且其导电性能已较差（当其接触面积减少到 1/2至1/4时，检查其直流电阻是不可能被发现的）而在出厂和交接试验时，未能检出。运行后在负荷电流的作用下，该点产生了持续性的过热，但因负荷不大，一直处于过热状态。在负荷大幅上升后，该点过热加剧并首先熔断引弧，但其弧光能量较小，在油流方向的作用下，以及断口的形状，此故障若不排除，该受损点会一直处于过热状态，直至断裂。

现故障点已找到，将原来的导电杆进行了更换。该变压器故障消除后经过跟检到现在一直正常运行。

4．结束语

利用变压器油中气体含量色谱分析方法能有效诊断变压器内部潜伏性故障的早期存在，具体应用中要根据故障或缺陷的不同发展阶段，采用不同的分析方法，结合设备的实际运行状况及外部电气试验数据，充分发挥油化学检测的灵敏性，正确评判设备状况或制定针对性的检修策略，提高变压器的运行可靠性。

参考文献：

1、操敦奎编【变压器油色谱分析与故障诊断】；

2、孙坚明等编【电力用油分析及有务管理】；

3、李孟超等编【变压器油气相色谱分析实用技术】。